KR101956797B1 - 웨이퍼 용기의 가스공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 수납하여 이송하는 웨이퍼 용기에 퍼지가스를 투입하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치에 관한 것이다. 웨이퍼 용기의 가스공급장치는, 웨이퍼 용기가 안착 되는 스테이지부; 웨이퍼 용기에 형성된 가스유입구 및 가스유출구의 위치에 대응하도록 배치되며, 스테이지부에 결합되는 하우징과, 하우징 내에서 승하강하도록 삽입되고 내부에 퍼지가스가 출입하는 유로가 형성된 노즐을 포함하는 가스출입부; 노즐과 연결된 상태에서 승하강되며, 노즐을 상승시키도록 상승 구동력을 제공하는 구동부; 구동부를 탄지하여 구동부가 상승하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부; 를 포함한다. 이에 의해, 구동부와 탄성부를 구비하여 노즐이 상승할 수 있는 충분한 구동력을 제공함으로써, 노즐 상부로부터 웨이퍼 용기의 탈거 시 노즐이 원활하게 상승하여 퍼지 가스의 낭비를 방지할 수 있고, 웨이퍼 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 용기의 가스공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING GAS FOR WAFER CONTAINER}
본 발명은 웨이퍼 용기의 가스공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 수납하여 이송하는 웨이퍼 용기에 퍼지가스를 투입하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 다수의 웨이퍼 공정을 통해 제조되는데, 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적/기계적 연마 공정, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다. 또한, 웨이퍼에 대한 열처리 공정을 포함한다.
이와 같이 반도체 소자는 웨이퍼 상에 증착 공정, 연마 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 세정 공정, 검사 공정, 열처리 공정 등이 선택적이면서도 반복적으로 수행되어 제조되며, 이렇게 반도체 소자로 형성되기 위하여 웨이퍼는 각 공정에서 요구되는 특정 위치로 운반되어 진다.
반도체 제조 공정 시에, 가공되는 웨이퍼는 고정밀도의 물품으로 보관 및 운반 시 외부의 오염 물질과 충격으로부터 오염되거나 손상되지 않도록 주의를 요한다. 특히, 공정 진행 시에 보관 및 운반의 과정에서 웨이퍼의 표면이 먼지, 수분, 각종 유기물 등과 같은 불순물에 의해 오염되지 않도록 주의해야 한다. 따라서 웨이퍼를 보관 및 운반할 때에는 반드시 웨이퍼를 별도의 웨이퍼 용기 내에 수납시켜 외부의 충격과 오염 물질로부터 보호해야 한다.
이를 위해 복수의 웨이퍼들을 소정 단위 개수로 수용하는, 개구 통합형 포드(Front Opening Unified Pod; FOUP)와 같은 웨이퍼 용기가 널리 사용된다. 풉(FOUP) 내의 웨이퍼들은 웨이퍼 이송 장치의 이송 로봇에 의해 웨이퍼 공정처리 장치로 이송된다.
이때, 웨이퍼 용기 내에 웨이퍼의 출입시 유입되는 공기는 필터링되어 여과되지만, 밀폐된 품(FOUP) 내는 필터링되지 않은 공기가 일부 존재하게 되며, 이러한 공기에는 산소, 수분, 오존 등과 같은 분자성 오염 물질들을 포함하고 있다.
따라서, 웨이퍼 용기 내에 수납된 웨이퍼 표면에는 공정을 거친 웨이퍼에서 발생하는 공정 흄가스(Fume Gas)에 의해 화학반응을 일으켜 반도체 웨이퍼의 생산성을 저하시키는 원인으로 작용한다.
이와 같이 웨이퍼 용기 내에 수납된 웨이퍼의 오염 물질이나 내부 습도에 의한 화학반응의 활성화를 감소시키기 위해 웨이퍼를 수납한 웨이퍼 용기를 웨이퍼 용기의 가스공급장치에 일정시간 안착시켜 퍼지가스를 공급하여 오염 물질이나 내부 습도를 조절하게 된다.
종래의 가스공급장치는, 웨이퍼 용기가 안착 되면 노즐이 웨이퍼 용기의 하중에 의해 하강하여 웨이퍼 용기 내부로 퍼지가스를 공급하였고, 웨이퍼 용기가 탈거되면 노즐에 가해지는 하중이 사라져 노즐이 다시 상승함으로써 퍼지가스의 공급이 정지되었다.
이때, 노즐을 다시 상승시키기 위한 종래의 한국 공개특허공보 제10-2016-0128806호에는, 스테이지부와 가스출입부를 포함하며, 가스출입부에 탄지편을 내설하여 노즐에 상하방향 탄지력을 부여하는 가스공급장치에 대하여 기재되어 있다.
한국 등록특허공보 제10-1655437호에는, 홀더 내측에 스프링을 삽입하여 FOUP이 노즐을 압박하는 만큼 탄성력에 의해 노즐이 하측으로 이동되면서 일정한 압착을 유지하여 리크 및 파손을 방지하는 퍼지 노즐에 대하여 기재되어 있다.
한국 등록특허공보 제10-1703854호에는, 퍼지 노즐이 일체로 작동될 수 있도록 솔레노이드를 결합시킴으로써, FOUP이 LPM(Load Port Module)에 안착시, LPM의 노즐을 솔레노이드를 통해 하측 방향으로 이동시켰다가 FOUP이 LPM에 안착 되면, 스프링의 탄성을 통해 노즐을 다시 상측 방향으로 이동시켜 노즐이 FOUP에 기밀하게 밀착되어 리크를 방지하는 솔레노이드 분리형 N2 퍼지 노즐에 대하여 기재되어 있다.
상술한 바와 같은 종래 기술은 하우징과 노즐 사이에 스프링을 구비하고, 스프링의 탄성력을 이용하여 노즐을 상승시키고자 하였다. 한편, 다른 종래 기술로, 노즐을 유압 또는 공압 실린더와 연결하여 실린더의 승하강에 따라 노즐을 상승시키도록 하였다.
그러나 스프링 또는 실린더가 제공하는 상승 구동력이 제한되어 있어 구동 초기에 발생하는 부가 하중에 의하여 웨이퍼 용기가 탈거되더라도 노즐에 상승력을 충분히 제공하지 못해 노즐이 제대로 상승하지 못하는 단점이 있었다.
노즐이 제대로 상승하지 못하면, 웨이퍼 용기가 안착 되지 않은 상태에서도 계속 퍼지 가스를 공급해 퍼지 가스를 낭비하게 되고, 가스공급장치의 구동이 원활하지 못하여 웨이퍼 처리공정의 생산성을 저하시키며, 제대로 상승하지 못한 상태에서 웨이퍼 용기가 안착 되면 웨이퍼 용기와 노즐 사이의 기밀력이 저하되어 퍼지 가스가 누출되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 노즐 상부로부터 웨이퍼 용기의 탈거 시 노즐이 원활하게 상승하여 퍼지 가스의 낭비를 방지할 수 있는 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 노즐의 승하강 구동을 원활하게 하여 웨이퍼 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼를 수납하여 이송하는 웨이퍼 용기에 퍼지가스를 투입하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치로서, 상기 웨이퍼 용기가 안착 되는 스테이지부; 상기 웨이퍼 용기에 형성된 가스유입구 및 가스유출구의 위치에 대응하도록 배치되며, 상기 스테이지부에 결합되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 승하강하도록 삽입되고 내부에 퍼지가스가 출입하는 유로가 형성된 노즐을 포함하는 가스출입부; 상기 노즐과 연결된 상태에서 승하강되며, 상기 노즐을 상승시키도록 상승 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부를 탄지하여 상기 구동부가 상승하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 구동부는, 상기 스테이지부 하부에 고정되는 실린더; 상기 실린더 내부에서 승하강하는 피스톤; 상기 피스톤과 상기 노즐이 동시에 승하강하도록 연결하는 연결부; 및 상기 실린더 내부 압력에 의해 상기 피스톤을 상승시키도록, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이의 내부공간에 유체를 출입시키는 유체 출입부; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 탄성부는, 상기 스테이지부 하부에 고정되는 고정부재; 상기 고정부재 내에 슬라이딩하도록 삽입되어, 상기 피스톤을 상승시키도록 탄성력을 전달하는 이동부재; 및 상기 고정부재에 내설되어 상기 피스톤에 탄성력을 제공하도록 상기 이동부재를 탄지하는 탄성부재; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 탄성부는, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이의 내부공간에 구비되어 상기 피스톤에 탄성력을 제공하도록 탄지하는 탄성부재; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 구동부는, 상기 실린더를 복수개 구비하고, 복수의 상기 실린더 각각에 삽입되어 상기 내부공간을 복수개 형성하며 동시에 승하강하는 복수의 상기 피스톤을 구비한다.
바람직하게, 복수의 상기 실린더는, 일렬로 구비되는 제1, 제2, 제3 실린더로 이루어지고, 복수의 상기 피스톤은, 상기 제1, 제2, 제3 실린더 각각에 삽입되어 제1, 제2, 제3 내부공간을 형성하는 제1, 제2, 제3 피스톤으로 이루어지고, 상기 제1, 제3 내부공간 또는 상기 제2 내부공간은 상기 탄성부재를 구비하고, 다른 내부공간보다 높이가 높다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 구동부와 탄성부를 구비하여 노즐이 상승하도록 상승 구동력과 탄성력을 제공함으로써, 노즐 상부로부터 웨이퍼 용기의 탈거 시 노즐이 원활하게 상승하여 퍼지 가스의 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 노즐의 승하강 구동을 원활하게 하여 웨이퍼 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 피스톤을 구비함으로써, 노즐에 제공하는 상승 구동력을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 스테이지부에 웨이퍼 용기의 안착 여부를 감지하는 안착감지부를 설치함으로써, 스테이지부에 웨이퍼 용기의 안착시에만 퍼지가스를 공급하여 퍼지가스의 손실을 방지하는 동시에 퍼지 가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 안착감지부로서 웨이퍼 용기의 안착 여부를 접촉식 또는 비접촉식으로 감지함으로써, 안착감지부에서 웨이퍼 용기의 안착 여부를 용이하게 감지할 수 있다.
또한, 본 발명은 가스출입부로서 가스투입부와 가스배출부를 서로 다른 위치에 배치함으로써, 퍼지가스의 출입을 용이하게 하는 동시에 퍼지 가스의 유동성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 나타내는 분해도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 상승된 상태를 나타내는 정단면도.
도 4는 도 3의 'A' 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 하강한 상태를 나타내는 정단면도.
도 6은 도 5의 'B' 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 나타내는 분해도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 상승된 상태를 나타내는 정단면도.
도 9는 도 3의 'C' 단면도.
도 10은 도 9의 'D' 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 하강한 상태를 나타내는 정단면도.
도 12는 도 11의 'E' 단면도.
도 13은 도 12의 'F' 단면도.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 나타내는 분해도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 상승된 상태를 나타내는 정단면도이고, 도 4는 도 3의 'A' 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 하강한 상태를 나타내는 정단면도이고, 도 6은 도 5의 'B' 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치를 나타내는 분해도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 상승된 상태를 나타내는 정단면도이고, 도 9는 도 3의 'C' 단면도이고, 도 10은 도 9의 'D' 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 노즐이 하강한 상태를 나타내는 정단면도이고, 도 12는 도 11의 'E' 단면도이고, 도 13은 도 12의 'F' 단면도이다.
본 발명의 웨이퍼 용기의 가스공급장치는 제1, 제2 실시예로 구분할 수 있으며, 각 실시예의 구성요소는 기본적으로 동일하나, 일부 구성에 있어서 차이가 있다. 또한, 본 발명의 여러 실시예 중 동일한 기능과 작용을 하는 구성요소에 대해서는 도면상의 도면부호를 동일하게 사용하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치는, 스테이지부(10), 가스출입부(20), 구동부(30) 및 탄성부(40)를 포함하여 이루어져, 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판을 수납하여 이송하는 웨이퍼 용기(100)에 퍼지 가스를 투입하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치이다.
웨이퍼 용기(100)는 반도체 제조 공정 진행 중 웨이퍼의 보관 및 운반시 웨이퍼를 외부의 충격과 오염 물질로부터 보호하기 위해 복수의 웨이퍼들을 소정 단위 개수로 수용하는 용기로서, 개구 통합형 포드(Front Opening Unified Pod; FOUP)와 같은 웨이퍼 용기가 사용된다.
이러한 웨이퍼 용기(100)는, 증착 공정, 연마 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 세정 공정, 검사 공정 및 열처리 공정 중에서 적어도 하나의 공정에 사용되는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 웨이퍼 용기(100)에 투입되는 퍼지 가스는 웨이퍼 용기(100)의 내부에서 습도를 조절하고, 오염에 의한 반도체 웨이퍼의 산화막이나 손상 등을 감소시키도록 다양한 종류의 가열된 공기, 비가열된 공기, 비산화성 가스 또는 불활성 가스가 사용되나, 본 실시예의 퍼지 가스로는 질소가스를 사용하는 것이 바람직하다.
스테이지부(10)는 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판을 수납하여 이송하는 웨이퍼 용기가 상면에 안착 되는 안착수단으로서, 반도체 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 용기의 이송 시 웨이퍼 용기에 퍼지 가스를 투입하여 웨이퍼의 오염을 방지하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치인 웨이퍼 스테이션의 전방에 설치되어 있다.
또한, 스테이지부(10) 상면에는 웨이퍼 용기(100)의 하부에 형성된 가스유입구 및 가스유출구의 위치에 대응하여 가스출입부(20)가 배치되도록 결합홀(11)이 형성되며, 결합홀(11)의 둘레에는 가스출입부(20)를 고정시키는 볼트 등과 같은 체결고정수단이 설치될 수 있다.
가스출입부(20)는 웨이퍼 용기(100)가 안착 되는 스테이지부(10)에 설치되어 웨이퍼 용기(100)에 퍼지 가스를 투입 및 배출시키는 가스 출입수단으로서, 하나 이상의 가스투입부와 가스배출부로 이루어져 있다.
가스출입부(20)는 웨이퍼 용기(100)의 하부에 형성된 가스유입구 및 가스 유출구의 위치에 대응하도록 스테이지부(10)의 상면으로 돌출되어 배치되어 있다. 또한, 이러한 가스출입부(20)는 웨이퍼 용기(100)와의 접촉부위에 실링 부재(23)가 접착되어 있거나 고정결합되어 있다.
가스투입부는 스테이지부(10)의 일단에 설치되어 웨이퍼 용기(100)에 퍼지 가스를 투입시키는 투입수단이고, 가스배출부는 스테이지부(10)의 타단에 설치되어 웨이퍼 용기(100)에 투입된 퍼지 가스를 배출시키는 배출수단으로서, 가스투입부와 가스배출부는 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 하우징(21), 노즐(22) 및 실링 부재(23)를 포함하여 이루어진다.
가스투입부와 가스배출부는 서로 다른 위치에 배치함으로써, 퍼지 가스의 출입을 용이하게 하는 동시에 웨이퍼 용기(100) 내에서 퍼지 가스의 유동성을 향상시킬 수 있다.
하우징(21)은 스테이지부(10)의 하부에 결합되어 고정되며, 내부에 노즐(22)이 슬라이딩하도록 끼움홀이 형성되어 있고, 상면에는 스테이지부(10)에 체결고정수단을 개재해서 결합되도록 결합홀이 형성되어 있다.
노즐(22)은 하우징(21)의 끼움홀 내에서 승하강하도록 삽입되며 퍼지 가스가 유동 되는 유로부재로서, 내부 중앙 부위에는 상단과 하단을 관통하도록 관통홀이 형성되어 퍼지 가스가 출입하는 유로가 형성된다.
또한, 노즐(22)의 상단은 웨이퍼 용기(100)의 가스유입구 또는 가스유출구와 접촉하거나 결합하여 연통되도록 돌출 형성되고, 노즐(22)의 하단은 엘보(24)를 개재해서 퍼지 가스를 공급하는 가스공급수단의 공급관 또는 퍼지 가스를 배출하는 가스배출수단의 배출관이 연결된다.
노즐(22)의 상단이 스테이지부(10) 상면으로부터 돌출 형성됨으로써, 웨이퍼 용기(100)와 노즐(22)의 접촉시 접촉위치의 파악을 용이하게 하는 동시에 웨이퍼 용기(100)의 손상을 방지할 수 있다.
실링 부재(23)는 노즐(22)의 상부에 설치되어 스테이지부(10)의 상면에 웨이퍼 용기(100)의 안착시 노즐(22)과 웨이퍼 용기(100) 사이를 실링 하는 기밀부재로서, 부싱 및 실링패드로 이루어질 수 있다.
부싱(23a)은 스테이지부(10)의 상면으로부터 노출되는 노즐(22) 상단의 둘레를 보호하기 위해 노즐(22) 상부에 설치된 보호부재로서, 대략 원통형상의 축 받이통 형상으로 형성되며, 웨이퍼 용기(100)의 안착시 충격하중을 감소시키도록 경질 고무 등과 같은 완충재로 이루어지는 것이 바람직하다.
실링패드(23b)는 웨이퍼 용기(100)의 안착 시 웨이퍼 용기(100)와 접촉하여 기밀성을 유지하도록 부싱의 상면에 설치된 기밀패드로서, 부싱과 같은 경질 고무보다 연성을 갖는 연질 고무 등과 같은 기밀재로 이루어지는 것이 바람직하다.
부싱(23a)과 실링패드(23b)는 노즐(22)과 억지 끼움 됨으로써 노즐(22) 상부에 고정될 수 있다.
예컨대, 노즐(22) 상부 외주 둘레에 볼록부(22a)가 형성되고 볼록부(22a) 하부 외주 둘레에 오목부(22b)가 형성된다. 부싱(23a)은 내주를 따라 요부가 형성되어 노즐(22)의 오목부(22b)에 억지 끼움 되고, 실링패드(23b)는 내주를 따라 홈부가 형성되어 노즐(22)의 볼록부(22a)에 억지 끼움될 수 있다.
한편, 부싱(23a)과 실링패드(23b)는 별도의 고정부재에 의해 노즐(22) 상부에 고정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 가스출입부에 실링부재를 고정결합시킴으로써, 웨이퍼 용기와 가스출입부의 장시간 접촉시 웨이퍼 용기의 자중에 의한 실링부재의 고착이나 흡착을 방지하고 노즐이나 실링부재의 이탈을 방지하여 웨이퍼 처리공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
구동부(30)는 노즐(22)과 연결된 상태에서 승하강되며, 노즐(22)을 상승시키도록 상승 구동력을 제공하는 구동수단으로서, 실린더(31), 피스톤(32), 연결부(33) 및 유체 출입부(34)로 이루어진다.
실린더(31)는 스테이지부(10) 하부의 하우징(21)에 결합되고, 내부에 피스톤(32)이 승하강하도록 홀이 형성되며, 이 홀은 실린더(31) 하부로 개구된다. 이러한 실린더(31)는 복수개가 구비될 수 있으며, 제1 실시예에서는 일렬로 구비되는 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)로 이루어지며, 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)는 일체로 형성될 수 있다.
피스톤(32)은 실린더(31) 내부에서 승하강하도록 삽입되며 피스톤(32)의 승하강에 따라 실린더(31)와 피스톤(32) 사이에 내부공간(35)이 구비된다. 이러한 피스톤(32)은 복수개가 구비되어 복수의 실린더 각각에 삽입되어 복수의 내부공간을 형성할 수 있으며, 제1 실시예에서는 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)에 각각 삽입되는 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c)으로 이루어지며, 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c)은 동시에 승하강하도록 일체로 형성될 수 있고, 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)와 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c) 사이에 제1, 제2, 제3 내부공간(35a, 35b, 35c)이 형성된다.
연결부(33)는 피스톤(32)과 노즐(22)이 동시에 승하강하도록 피스톤(32)과 노즐(22)을 연결하여, 피스톤(32)으로부터 상승 구동력을 노즐(22)로 전달한다.
유체 출입부(34)는 실린더(31)와 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)에 유체를 출입시켜 실린더(31) 내부 압력에 의해 피스톤(32)을 상승시킨다.
구동부(30)는 웨이퍼 용기(100)가 노즐(22)에 안착 되어 노즐(22)이 하강하면, 연결부(33)에 의해 연결된 피스톤(32)이 함께 하강한다. 이후, 웨이퍼 용기(100)가 탈거되면, 유체 출입부(34)는 내부공간(35)으로부터 유체를 유출시켜 내부공간(35)을 좁게 하여 피스톤(32)을 상승시킴으로써, 피스톤(32)과 연결된 노즐(22)에 상승 구동력을 제공하여 노즐(22)을 상승시킨다.
또한, 구동부(30)는 복수의 실린더와 복수의 피스톤을 구비함으로써, 복수의 내부공간이 구비되고, 이로써, 유체 압력에 의하여 노즐에 제공되는 상승 구동력을 증가시킬 수 있다.
탄성부(40)는 구동부(30)를 탄지하여 구동부(30)가 상승하는 방향으로 탄성력을 제공하는 구동수단으로서, 고정부재(41), 이동부재(42) 및 탄성부재(43)로 이루어진다.
고정부재(41)는 스테이지부(10) 하부에 고정되고, 내부에 이동부재(42)가 슬라이딩하도록 상부가 개구된 홈이 형성된다. 고정부재(41)는 지지부재(45)에 의해 실린더(31)와 연결되어 고정되며, 지지부재(45)는 스테이지부(10), 하우징(21), 실린더(31) 중 적어도 하나와 고정부재(41)를 연결하여 고정시킨다.
이동부재(42)는 고정부재(41)의 내부에서 슬라이딩하도록 고정부재(41)의 홈에 삽입되며, 탄성부재(43)로부터 피스톤(32)으로 탄성력을 전달한다. 이동부재(42)는 상부가 하부에 비하여 수평 단면적이 확장된 확장부가 형성되며, 확장부의 상단은 탄성력에 의해 피스톤(32) 또는 연결부(33)의 하단을 밀어올린다.
탄성부재(43)는 고정부재(41)의 홈에 내설되어 이동부재(42)를 탄지한다. 탄성부재(42)로부터 발생된 탄성력은 이동부재(42)를 통해 피스톤(32)에 전달되어 피스톤(32)의 상승을 용이하게 하며, 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 고정부재(41)의 홈 내주면과 이동부재(42) 하부의 외주면 사이에 유격이 존재하며, 이 유격 공간에 탄성부재(43)가 구비된다. 탄성부재(43)는 고정부재(41)의 홈 저면과 이동부재(42)의 확장부 하부면 사이를 탄지하며, 고정부재(41)로부터 이동부재(42)를 상승시키는 방향으로 탄성력을 제공한다.
이로써, 탄성부(40)는 피스톤(32)에 탄성력을 제공함으로써, 피스톤(32)의 상승력을 높이고, 결과적으로 노즐(22)의 상승력을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참고하여 제1 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 구동 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3, 도 4는 웨이퍼 용기가 스테이지부(10)에 안착 되기 전, 노즐(22)이 상승된 상태를 나타낸 것이다.
웨이퍼 용기가 스테이지부(10)에 안착 되면, 도 5, 도 6과 같이, 웨이퍼 용기의 하중에 의해 노즐(22)이 하강하고, 노즐(22)과 연결부(33)에 의해 연결된 피스톤(32)이 함께 하강하며, 실린더(31)와 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)이 넓어짐에 따라 유체가 유입되고, 피스톤(32)의 하부에 구비된 이동부재(42)도 하강한다. 이때, 탄성부재(43)가 압축된다.
웨이퍼 용기가 스테이지부(10)로부터 탈거되면, 다시 도 3, 도 4와 같이, 웨이퍼 용기의 하중이 제거되어 노즐(22)이 다시 상승하게 된다. 이때, 내부공간(35)으로부터 유체를 유출시켜 내부공간(35)이 좁아짐에 따라 피스톤(32)을 상승시킴으로써, 노즐(22)의 상승력을 향상시킨다. 또한, 압축된 탄성부재(43)에 의해 피스톤(32)의 상승력에 탄성력을 부가함으로써, 노즐(22)의 상승력을 더욱 향상시킬 수 있다.
이로써, 본 발명의 웨이퍼 용기의 가스공급장치는 구동부와 탄성부를 구비하여 노즐의 상승 시 노즐에 유체 압력에 의한 상승 구동력과 탄성부재에 의한 탄성력을 제공함으로써, 노즐 상부로부터 웨이퍼 용기의 탈거 시 노즐이 원활하게 상승하여 퍼지 가스의 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 노즐의 승하강 구동을 원활하게 함으로써, 웨이퍼 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐은 스테이지부에 고정되거나 구동부와 탄성부에 의해 상승력을 제공받으므로, 웨이퍼 용기와 노즐 사이의 접촉 지지력을 향상시키는 동시에 기밀성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 웨이퍼 용기의 가스공급장치는 스테이지부(10)에 설치되어 웨이퍼 용기(100)의 안착 여부를 감지하는 안착감지부(40)를 더 포함하는 것도 가능함은 물론이다.
안착감지부(50)는 스테이지부(10)의 하부에 설치되어 웨이퍼 용기(100)의 안착 여부를 감지하는 안착감지수단으로서, 웨이퍼 용기(100)의 안착하중에 의해 웨이퍼 용기(100)의 안착 여부를 접촉식으로 감지하거나 감지센서 등과 같은 소자에 의해 비접촉식으로 감지하게 된다.
이러한 안착감지부(40)는 스테이지부(10)의 상면에 웨이퍼 용기(100)의 안착시 안착하중을 감지하도록 도 1에 도시한 바와 같이 푸셔(51), 브래킷(52) 및 감지수단(53)으로 이루어진다.
푸셔(51)는 스테이지부(10)의 상면에 상하로 승하강하도록 설치되어 웨이퍼 용기(100)의 안착시 웨이퍼 용기(100)의 안착하중에 의해 하방으로 이동하여 안착 여부에 대한 판단근거를 제공한다.
브래킷(52)은 스테이지부(10)의 웨이퍼 용기(100)가 안착 되는 위치의 하부에 설치되어 푸셔(51)를 승하강하도록 지지하는 동시에 하단에 푸셔(51)의 승하강 이동을 감지하는 감지수단(53)이 설치된다.
감지수단(53)은 웨이퍼 용기(100)의 안착시 및 탈거시 안착하중에 의한 푸셔(51)의 승하강 이동을 감지하여 웨이퍼 용기(100)의 안착 및 탈거를 판단하도록 판단근거를 제공한다.
이러한 감지수단(53)으로는 리미트 스위치 등과 같은 다양한 스위치 류 또는 근접센서, 위치센서, 압력센서 등과 같은 다양한 센서류를 적용하는 것이 가능하며, 이외에도 푸셔(51)의 승하강 이동을 감지하는 다양한 감지수단을 적용하는 것도 가능함은 물론이다.
스테이지부(10)에 웨이퍼 용기(100)의 안착 여부를 감지하는 안착감지부(50)를 설치함으로써, 스테이지부(10)에 웨이퍼 용기(100)의 안착시에만 퍼지 가스를 공급하여 퍼지 가스의 손실을 방지하는 동시에 퍼지 가스의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 안착감지부로서 웨이퍼 용기의 안착 여부를 접촉식 또는 비접촉식으로 감지함으로써, 안착감지부에서 웨이퍼 용기의 안착 여부를 용이하게 감지할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 대비하여 구동부와 탄성부의 구조에 있어 차이가 있다. 이하에서는 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하며, 제1 실시예와 차이를 가지는 구성요소를 중심으로 도 7 내지 도 13을 참고하여 설명한다.
구동부(30)는 노즐(22)과 연결된 상태에서 승하강되며, 노즐(22)을 상승시키도록 상승 구동력을 제공하는 구동수단으로서, 실린더(31), 피스톤(32), 연결부(33) 및 유체 출입부(34)로 이루어진다.
실린더(31)는 스테이지부(10) 하부에 고정되고, 내부에 피스톤(32)이 승하강하도록 홀이 형성되며, 이 홀은 실린더(31) 상부로 개구된다. 이러한 실린더(31)는 복수개가 구비될 수 있으며, 제2 실시예에서는 일렬로 구비되는 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)로 이루어지며, 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)는 일체로 형성될 수 있다.
피스톤(32)은 실린더(31) 내부에서 승하강하도록 삽입되며 피스톤(32)의 승하강에 따라 실린더(31)와 피스톤(32) 사이에 내부공간(35)이 구비된다. 이러한 피스톤(32)은 복수개가 구비되어 복수의 실린더 각각에 삽입되어 복수의 내부공간을 형성할 수 있으며, 제2 실시예에서는 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)에 각각 삽입되는 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c)으로 이루어지며, 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c)은 동시에 승하강하도록 일체로 형성될 수 있고, 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)와 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c) 사이에 제1, 제2, 제3 내부공간(35a, 35b, 35c)이 형성된다.
여기서, 제1, 제3 내부공간(35a, 35c)의 높이는 제2 내부공간(35b)의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
연결부(33)는 피스톤(32)과 노즐(22)이 동시에 승하강하도록 피스톤(32)과 노즐(22)을 연결하여, 피스톤(32)으로부터 상승 구동력을 노즐(22)로 전달한다.
유체 출입부(34)는 실린더(31)와 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)에 유체를 출입시켜 실린더(31) 내부 압력에 의해 피스톤(32)을 상승시킨다.
구동부(30)는 웨이퍼 용기(100)가 노즐(22)에 안착 되어 노즐(22)이 하강하면, 연결부(33)에 의해 연결된 피스톤(32)이 함께 하강한다. 이후, 웨이퍼 용기(100)가 탈거되면, 유체 출입부(34)는 내부공간(35)으로 유체를 유입시켜 내부공간(35)을 넓게 하여 피스톤(32)을 상승시킴으로써, 피스톤(32)과 연결된 노즐(22)에 상승 구동력을 제공하여 노즐(22)을 상승시킨다.
또한, 구동부(30)는 복수의 실린더와 복수의 피스톤을 구비함으로써, 복수의 내부공간이 구비되고, 이로써, 유체 압력에 의하여 노즐에 제공되는 상승 구동력을 증가시킬 수 있다.
구동부(30)는 웨이퍼 용기(100)가 노즐(22)에 안착 되어 노즐(22)이 하강하면, 연결부(33)에 의해 연결된 피스톤(32)이 함께 하강한다. 이후, 웨이퍼 용기(100)가 탈거되면, 유체 출입부(34)는 내부공간(35)으로 유체를 유입시켜 피스톤(32)을 상승시킴으로써, 피스톤(32)과 연결된 노즐(22)에 상승력을 제공하여 노즐(22)을 상승시킨다.
이처럼 복수의 실린더와 복수의 피스톤을 구비함으로써, 노즐에 제공하는 상승 구동력을 증가시킬 수 있다.
탄성부(40)는 구동부(30)를 탄지하여 구동부(30)가 상승하는 방향으로 탄성력을 제공하는 구동수단으로서, 탄성부재(44)를 포함한다.
탄성부재(44)는 실린더(31)와 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)에 구비되어 피스톤(31)에 탄성력을 제공하도록 탄지한다. 탄성부재(44)로부터 발생된 탄성 구동력은 피스톤(32)에 전달되어 피스톤(32)의 상승을 용이하게 하며, 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 탄성부재(44)는 제1, 제3 내부공간(35a, 35c)에 구비되고, 제1, 제3 내부공간(35a, 35c)은 제2 내부공간(35b)보다 높이가 높게 형성된다. 이로써, 피스톤(32)이 하강하여 제2 피스톤(32b)의 하단이 제2 실린더(31b)에 접촉되더라도 제1, 제3 내부공간(35a, 35c)은 소정 높이를 가지므로 탄성부재(44)가 배치될 공간을 유지할 수 있고, 제2 피스톤(32b)에 의해 피스톤(32)의 하강을 제한할 수 있다.
반대로, 탄성부재(44)가 제2 내부공간(35b)에 구비되고, 제2 내부공간(35b)이 제1, 제3 내부공간(35a, 35c)보다 높이가 높게 형성될 수도 있다.
탄성부재(44)의 구비 여부와 내부공간의 높이는 서로 상이하게 형성될 수 있으며, 상승 구동력을 발생시키는 피스톤(32)의 힘 중심축에 대칭되도록 형성되는 것이 바람직하고, 제2 실시예에서 피스톤(32)의 힘 중심축은 제2 피스톤(32b)의 중심축이다.
탄성부(40)는 피스톤(32)에 탄성력을 제공함으로써, 피스톤(32)의 상승력을 높이고, 결과적으로 노즐(22)의 상승력을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 13을 참고하여 제2 실시예에 의한 웨이퍼 용기의 가스공급장치의 구동 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 8 내지 도 10은 웨이퍼 용기가 스테이지부(10)에 안착 되기 전, 노즐(22)이 상승된 상태를 나타낸 것이다.
웨이퍼 용기가 스테이지부(10)에 안착 되면, 도 11 내지 도 13과 같이, 웨이퍼 용기의 하중에 의해 노즐(22)이 하강하고, 노즐(22)과 연결부(33)에 의해 연결된 피스톤(32)이 함께 하강하며, 실린더(31)와 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)이 좁아짐에 따라 유체가 유출되고, 제1, 제3 내부공간(35a, 35c)에 구비된 탄성부재(44)가 압축된다.
웨이퍼 용기가 스테이지부(10)로부터 탈거되면, 다시 도 8 내지 도 10과 같이, 웨이퍼 용기의 하중이 제거되어 노즐(22)이 다시 상승하게 된다. 이때, 내부공간(35)으로 유체를 유입시켜 내부공간(35)이 넓어짐에 따라 피스톤(32)을 상승시킴으로써, 노즐(22)의 상승력을 향상시킨다. 또한, 압축된 탄성부재(44)에 의해 피스톤(32)의 상승 구동력에 탄성력을 부가함으로써, 노즐(22)의 상승력을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10 : 스테이지부
11 : 결합홀
20 : 가스출입부
21 : 하우징
22 : 노즐
23 : 실링부재
30 : 구동부
31 : 실린더
32 : 피스톤
33 : 연결부
34 : 유체 출입부
35 : 내부공간
40 : 탄성부
41 : 고정부재
42 : 이동부재
43, 44 : 탄성부재
45 : 지지부재
50 : 안착감지부
51 : 푸셔
52 : 브래킷
53 : 감지수단
100 : 웨이퍼 용기

Claims (6)

  1. 웨이퍼를 수납하여 이송하는 웨이퍼 용기(100)에 퍼지가스를 투입하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치로서,
    상기 웨이퍼 용기(100)가 안착 되는 스테이지부(10);
    상기 웨이퍼 용기(100)에 형성된 가스유입구 및 가스유출구의 위치에 대응하도록 배치되며, 상기 스테이지부(10)에 결합되는 하우징(21)과, 상기 하우징(21) 내에서 승하강하도록 삽입되고 내부에 퍼지가스가 출입하는 유로가 형성된 노즐(22)을 포함하는 가스출입부(20);
    상기 노즐(22)의 일측에 설치되어 상기 노즐(22)에 상승 구동력을 제공하는 구동부(30);
    상기 구동부(30)를 탄지하여 상기 구동부(30)가 상승하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부(40); 를 포함하고,
    상기 노즐(22)은,
    상기 웨이퍼 용기(100)가 상기 스테이지부(10)에 안착 시, 상기 웨이퍼 용기(100)의 하중에 의해 하강하여, 상기 퍼지 가스를 공급하고,
    상기 웨이퍼 용기(100)가 상기 스테이지부(10)로부터 탈거 시, 상기 구동부(30)의 상승 구동력과 상기 탄성부(40)의 탄성력에 의해 상승하여, 상기 퍼지 가스 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부(30)는,
    상기 스테이지부(10) 하부에 고정되는 실린더(31);
    상기 실린더(31) 내부에서 승하강하는 피스톤(32);
    상기 피스톤(32)과 상기 노즐(22)이 동시에 승하강하도록 연결하는 연결부(33); 및
    상기 실린더(31) 내부 압력에 의해 상기 피스톤(32)을 상승시키도록, 상기 실린더(31)와 상기 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)에 유체를 출입시키는 유체 출입부(34); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성부(40)는,
    상기 스테이지부(10) 하부에 고정되는 고정부재(41);
    상기 고정부재(41) 내에 슬라이딩하도록 삽입되어, 상기 피스톤(32)을 상승시키도록 탄성력을 전달하는 이동부재(42); 및
    상기 고정부재(41)에 내설되어 상기 피스톤(32)에 탄성력을 제공하도록 상기 이동부재(42)를 탄지하는 탄성부재(43); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성부(40)는,
    상기 실린더(31)와 상기 피스톤(32) 사이의 내부공간(35)에 구비되어 상기 피스톤(32)에 탄성력을 제공하도록 탄지하는 탄성부재(44); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동부(30)는,
    상기 실린더(31)를 복수개 구비하고,
    복수의 상기 실린더(31) 각각에 삽입되어 상기 내부공간(35)을 복수개 형성하며 동시에 승하강하는 복수의 상기 피스톤(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    복수의 상기 실린더(31)는, 일렬로 구비되는 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c)로 이루어지고,
    복수의 상기 피스톤(32)은, 상기 제1, 제2, 제3 실린더(31a, 31b, 31c) 각각에 삽입되어 제1, 제2, 제3 내부공간(35a, 35b, 35c)을 형성하는 제1, 제2, 제3 피스톤(32a, 32b, 32c)으로 이루어지고,
    상기 제1, 제3 내부공간(35a, 35c) 또는 상기 제2 내부공간(35b)은 상기 탄성부재(44)를 구비하고, 다른 내부공간보다 높이가 높은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 용기의 가스공급장치.
KR1020170072609A 2017-06-09 2017-06-09 웨이퍼 용기의 가스공급장치 KR101956797B1 (ko)

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